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地下采矿方法设计


地下采矿方法设计

地下采矿方法设计(underground mining methods design) 地下采矿方法设计

自地下矿山采出矿石所进行的各种开采工艺的地下采矿工程设计。其主要内容包括:采矿方法选择,采准巷道

布置,采准、切割及回采工程量计算,采掘设备选择,主要技术指标和采矿进度计划编制等。


采矿方法分类

采矿方法的分类繁多,通常以回采过程中采空区存在的状态和维护方法为依据,分为空场

法、充填法和崩落法三类(表 1)。

(1)空场法。亦称自然支撑法。此法是将矿块划分成矿房和矿柱,回采矿房时所形成的采空区,主要靠围岩自身

的稳固性和矿柱来支撑。矿房回采后,有计划地回采矿柱(或不回采矿柱)和处理采空区。此法适用于矿石和围岩均

稳固的矿体。空场法具有成本低、生产能力大,劳动生产率高,回采工艺简单等优点,多用于开采品位不高的矿体。

但留有大量的矿柱和采空区,需用两个步骤回采和处理,如不充填采空区,地表将受到破坏。开采深部矿体时由于

地压大,该法受到一定的限制。

(2)充填法。亦称人工支护法。此法将充填工序作为回采工序的一环,充填体起着控制采场地压,支撑围岩,减

少、延缓和阻止采空区围岩的破坏和移动的作用。主要用于开采围岩不稳固或围岩和矿石均不稳固的高品位矿石、

贵金属、稀有金属及铀矿矿体。充填法有利于开采深部形体,水下、建筑物下等地表不允许塌陷的矿体以及有自燃

倾向的矿体。该法的优点是适应各种开采技术条件,回采率高,贫化率低,作业安全,能利用工业废料和保护地表

等。缺点是工艺复杂,成本高,劳动生产率低。20 世纪 60~70 年代,特别是 80 年代以来,由于采掘设备和充填技

术的发展,劳动生产率大幅度地提高,使采矿成本不断下降。为了减少矿石损失和贫化,在矿石和围岩均稳固的高

品位的矿山也使用了充填法,并取得了较好的采选综合技术经济效果。

(3)崩落法。为一步骤回采法。随回采作业面的推进,有计划地崩落围岩充填采空区,借以控制地压。此法适用

于地表允许塌陷,上部无较大的含水层和流砂的矿体。一般用于中等价值以下的矿石,中厚以上的矿体,并允许有

一定的贫化和损失,矿石不会结块和自燃等条件。其优点是劳动生产率高,成本低。但地表塌陷,贫化、损失大。

采矿方法选择

本着作业安全、技术可靠和经济合理的基本要求,结合三类采矿方法的使用条件进行采矿方

法选择。影响采矿方法选择的主要因素是矿床开采技术条件和经济因素等。矿床开采技术条件包括:矿体形状、倾

角、厚度、品位、矿石和围岩的物理力学性质、地表环境和使用部门对矿石品位的要求等。经济因素包括:投资、

产品成本、资源利用和经济效益等。

采矿方法选择分初选、技术经济分析和综合技术经济比较等几个步骤。根据矿床开采技术条件,对矿床中各矿

体进行分类,以便为采矿方法选择提供依据。再按技术可能提出可行的采矿方法方案,确定各种采矿方法的结构参

数、工艺和设备,选定主要技术指标并绘出方案图。计算矿块(采场、盘区)的生产能力、采准、切割及回采工作量、

贫化率、损失率、主要材料消耗及采矿成本等.然后进行技术经济分析。在通常情况下,经过上述两个步骤,就可

选出最优的采矿方法方案。若经过初选和技术经济分析仍难选定时,再进行综合技术经济比较。即主要比较采、选

生产过程的技术经济指标,有时尚须扩展到冶炼生产过程的综合技术经济指标。但一座矿山的采矿方法并非一成不

变的,由于地质条件和开采技术条件的变化,采矿技术的进步、新工艺新技术的采用也会引起采矿方法和结构参数

的变化,这是正常的也是必要的。

采准巷道布置

在完成开拓工程的基础上,掘进了一系列巷道,将阶段划分成矿块。在矿块内为供行人、

通风、运送材料、凿岩和出矿等掘进的平巷、斜巷和天井工程称为采矿准备,简称采准。采准巷道的布置形式因采

矿方法和运输线路布置不同而异。常见的采准巷道有阶段运输巷道、穿脉巷道、行人、通风、运料天井和放矿溜井

等。阶段运输巷道的布置形式有沿脉单巷、沿脉双巷、沿脉加穿脉、环形布置及组合式布置等。各种布置形式及适

用条件见表 2。

采准、切割及回采工程量计算

在矿块(采场、盘区)范围内,根据采矿作业程序分别计算采准、切割及回采

工程各作业环节所发生的工程量及采出矿量,计一算出各种矿块的准备时间、回采时间和所需的矿块数,为矿山安

排生产计划提供依据。根据所选采矿方法的标准设计图纸,计算出各种采矿方法的矿块的采出矿量;矿房和矿柱的

出矿比例;采准、切割及回采出矿的比例;矿石和废石的比例;平巷和天井的掘进米数等。一般以表格形式进行表

达。

采掘设备选择

由于选用的采矿方法和装备水平的不同, 所选用的采掘设备也各异。 主要的采掘设备有凿岩

设备(凿岩机、凿岩台车、大直径潜孔钻机)、装药设备(装药器、装药车)、采场支护设备(锚杆台车、升降台车、混

凝土喷射机)、采场装运设备(电耙绞车、装运机、铲运机、装岩机、连续出矿机、振动放矿机、漏斗闸门)和二次破

碎设备等。根据采矿方法的具体工艺,选用相应的设备,并按各种方法所负担的采矿量和各类设备的生产能力,计

算出各类设备的使用量和备用量,并编制设备一览表,以供订货和生产需要。

主要技术指标

包括各种采矿方法所占的产量比例、采场生产能力、贫化率、损失率、万吨采掘比、采切比、

凿岩设备和装运设备台数、掌子面工效、同时作业的及备用的采场数、采出矿量、采场的采准时间及回采时间、年

回采采场数、回采工作线长度、年掘进平巷和天井米数、年采出废石量和各种主要材料消耗量等。上述指标可作为

矿山安排生产计划、编制劳动定员、评价劳动生产率和经济效益的依据。

采矿进度计划编制

新建和改扩建的矿山, 在编制矿山基建进度计划的同时, 必须编制采矿进度计划或采掘

进度计划。从而了解矿山投产、达产时间和逐年完成的产品、产量。编制采矿进度计划时,必须在合理的采矿顺序

的前提下,确保矿山采掘平衡,使矿山能够长期地在稳产、高产的条件下进行生产。采矿进度计划通常由文字和表

格两部分组成。在文字中说明编制计划的原始资料、编制原则和采矿顺序等。在表格中列出开采范围内各阶段的工

业矿石量、品位和金属量。根据设计推荐的采矿方法所确定的矿石的损失率和贫化率,计算出各阶段和各矿体的采

出矿石量、品位和金属量,并根据设计的采场数、采矿强度和同时作业的阶段数,计算出逐年的出矿量、出矿品位

和金属量。两步骤回采的矿体,要注意及时回采矿柱,使矿房和矿柱的逐年回采比例相适应,且不可大量积压矿柱,

并注意及时处理采空区。采矿进度计划主要反映回采工作的逐年发展状况,应根据逐年储量升级后所发生的储量、

品位的变化,及时地调整采矿进度计划。采矿进度计划一般编制到达产后 3~5 年,需要时可适当延长年限。


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